碳含量及热处理工艺对一种铸钢力学性能的影响VIP免费

碳含量及热处理工艺对一种铸钢力学性能的影响贾崇林李振瑞韩峰牛永吉（北京北冶功能材料有限公司，北京100192）摘要：研究了碳含量及热处理工艺对ZG20Cr3Mo铸钢的力学性能和组织的影响。结果表明：随碳含量增高，析出的碳化物数量增多，碳化物颗粒钉扎铁素体相晶界和位错作用增强，导致该铸钢的强度、硬度增高而钢的延伸率降低，冲击功呈降低趋势。在650℃～700℃回火处理时，获得的组织为回火索氏体+碳化物，且随回火温度的升高，钢的强度降低，塑性得以改善。随回火时间延长，碳化物聚集长大，钢的强度、硬度降低，而延伸率增高。关键词：碳含量、热处理工艺、ZG20Cr3Mo铸钢、力学性能TheEffectOfCContentandHeatmentTechnologyonMechanicalPropertiesOfACastSteelJIAChonglin,LIZhenrui,NIUYongji(BeijingBeiyeFunctionalMaterialCorporation,Beijing100192)ABSTRACTThispaperintroducestheeffectofCcontentandheattreatmenttechnologyonmechanicalpropertiesandmicrostructureofcaststeelZG20Cr3Mo.TestresutsshowthatwithCcontentincreasing,morecarbideswillprecipitateandcarbideparticlesthatpindownatferriticgrainboundaryanddislocationwillmakestrengthandhardnessofthecaststeelincreasewhileelongationandimpacttoughnessdecline.Whentemperedbetween650℃～700,microstructureofcaststeelistemperedsorbite℃andcarbide.Withthetemperingtemperatureincreasing,strengthofthecaststeelisdeclinedandplasticitycanbeimproved.Whentemperingtimeextend,carbideparticleswillgatherandgrow,sothestrengthandhardnessofthecaststeelarereducedandtheelongationisraised.KEYWORDSCcontent，heattreatmenttechnology，ZG20Cr3Mocaststeel，mechanicalpropertiesZG20Cr3Mo是一种不含Ni的新型低合金铸造结构钢，具有良好的塑性、韧性及工艺性能，可用于制造航空发动机附属件及飞机的受力构件。由于ZG20Cr3Mo钢碳含量范围较宽（≤0.25%），另外，该铸钢没有标准的热处理工艺可依循，在对该材料国产化试制过程中，发现其力学性能对钢的碳含量及热处理工艺十分敏感。为使该钢的力学性能达到技术要求，确定该钢合理的碳含量控制范围及不同碳含量下的热处理制度显得格外重要。本文研究了碳含量及热处理工艺对该铸钢组织和性能的影响，为ZG20Cr3Mo钢的成分控制及确定最佳热处理工艺提供依据。1、材料和试验方法试验用料是在800Kg中频感应炉上冶炼的。主要成分为：C0.11，Si0.51，Mn0.53，Cr2.81，Mo0.49，Cu0.11，Fe余。为研究不同碳含量和不同热处理工艺对钢的组织和性能的影响，在上述成分基础上用10Kg高频感应炉浇注3炉梅花试样。炉号分别为：1#、2#、3#。这三炉试样的碳含量分别为（wt-%）：0.13%、0.18%、0.20%。研究碳含量对钢的组织和性能的影响所用试样的热处理制度为：900/80min℃，炉冷至500℃出炉+900/80min℃，油淬+600/100min℃，空冷。对3#钢的部分试样采用不同的回火制度，研究了回火温度（650～700℃）和回火时间等参数对该铸钢的组织和性能的影响，所用的热处理工艺见表1。利用扫描电镜对不同碳含量、不同热处理试样的显微组织及拉伸断口形貌进行了观察和分析。表13#试验用钢的热处理工艺退火工艺淬火工艺回火温度回火时间试验方案1900℃/60min900℃/60min+油淬650℃60min680℃700℃试验方案2900℃/60min900℃/60min+油淬680℃60min80min2、试验结果与分析2.1碳含量对钢的力学性能和组织的影响不同碳含量对1#、2#、3#钢的性能的影响见图1-图3所示。由图1-图3可看出，在同一热处理制度下随碳含量增高，钢的抗拉强度、屈服强度增加，而钢的延伸率降低、冲击功也呈降低的趋势。图1碳含量对室温拉伸强度的影响Fig.1TheeffectofCcontentonroomtemperaturetensilestrengthofcaststeelZG20Cr3MoRmRp0.25μm5μm钢的拉伸断口显示：随碳含量增高，显微组织中韧窝减少，钢的塑性韧性有所降低，见图4。ZG20Cr3Mo铸钢具有良好的淬透性。由于不含Ni减少了导致钢的Ms点下降的因素，从而减少了淬火后残余奥氏体的数量，900℃淬火得到较多的马氏体。钢经600℃回火后，其显微组织...